그레이톤 마스크의 결함 수정 방법, 그레이톤 마스크의제조 방법 및 그레이톤 마스크와 패턴 전사 방법 document_id A220623056529

현재, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하, LCD라고 부름) 분야에서, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display : 이하, TFT-LCD라고 부름)는, CRT(음극 선관)에 비교하여, 박형으로 하기 쉽고 소비 전력이 낮다고 하는 이점으로부터, 상품화가 급속히 진행되고 있다. TFT-LCD는, 매트릭스 형상으로 배열된 각 화소에 TFT가 배열된 구조의 TFT 기판과, 각 화소에 대응하여, 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue)의 화소 패턴이 배열된 컬러 필터가 액정상의 개재 아래에 서로 겹쳐진 개략 구조를 갖는다. TFT-LCD는, 제조 공정수가 많고, TFT 기판만으로도 5~6매의 포토마스크를 이용하여 제조되어 있었다. 이와 같은 상황 아래, TFT 기판의 제조를 4매의 포토마스크를 이용하여 행하는 방법이 제안되었다(예를 들면 비특허 문헌 1 : 「월간 에프피디 인텔리전스(FPD Intelligence)」, 1999년 5월, p.31-35). 이 방법은, 차광부와 투광부와 반투광부(그레이톤부)를 갖는 포토마스크(이하, 그레이톤 마스크라고 부름)를 이용함으로써, 사용하는 마스크 매수를 저감한다고 하는 것이다. 여기서, 반투광부란, 마스크를 사용하여 패턴을 피전사체에 전사할 때, 투과하는 노광광의 투과량을 소정량 저감시키고, 피전사체 위의 포토레지스트막의 현상 후의 잔막량을 제어하는 부분을 말한다. 그리고, 이와 같은 반투광부를, 차광부, 투광부와 함께 구비하고 있는 포토 마스크를 그레이톤 마스크라고 한다. 도 1a~도 1c 및 도 2a~도 2c에, 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조 공정의 일례를 도시한다. 도 2a~도 2c는 도 1c의 제조 공정의 계속을 도시한다. 글래스 기판(1) 위에, 게이트 전극용 금속막을 형성하고, 포토 마스크를 이용한 포토리소그래피 프로세스에 의해 게이트 전극(2)을 형성한다. 그 후, 게이트 절연막(3), 제1 반도체막(4)(a-Si : 아몰퍼스 실리콘), 제2 반도체막(5)(N+a-Si), 소스-드레인용 금속막(6) 및 포지티브형 포토레지스트막(7)을 순서대로 형성한다(도 1a). 다음으로, 차광부(11)와 투광부(12)와 반투광부(13)를 갖는 그레이톤 마스크(10)를 이용하여, 포지티브형 포토레지스트막(7)을 노광하고, 현상한다. 이에 의해, TFT 채널부 형성 영역 및 소스-드레인 형성 영역과, 데이터 라인 형성 영역을 덮고, 또한 TFT 채널부 형성 영역이 소스-드레인 형성 영역보다도 얇아지도록 제1 레지스트 패턴(7a)이 형성된다(도 1b). 다음으로, 제1 레지스트 패턴(7a)을 마스크로 하여, 소스-드레인용 금속막(6) 및 제2, 제1 반도체막(5, 4)을 에칭한다(도 1c). 다음으로, TFT 채널부 형성 영역의 얇은 레지스트막을 산소에 의한 애싱에 의해 제거하여, 제2 레지스트 패턴(7b)을 형성한다(도 2a). 그 후, 제2 레지스트 패턴(7b)을 마스크로 하여, 소스-드레인용 금속막(6)을 에칭하여 소스/드레인(6a, 6b)을 형성하고, 다음으로 제2 반도체막(5)을 에칭한다(도 2B). 마지막으로 잔존한 제2 레지스트 패턴(7b)을 박리한다(도 2c). 여기서 이용되는 그레이톤 마스크로서는, 반투광부가 미세 패턴으로 형성되어 있는 구조의 것이 알려져 있다. 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이, 그레이톤 마스크(10)는, 소스-드레인 형성 영역에 대응하는 차광부(11a, 11b)와, 투광부(12)와, TFT 채널부 형성 영역에 대응하는 반투광부(그레이톤부)(13)를 갖는다. 반투광부(13)는, 그레이톤 마스크를 사용하는 LCD용 노광기의 해상 한계 이하의 미세 패턴으로 이루어지는 차광 패턴(13a)을 형성한 영역이다. 차광부(11a, 11b)와 차광 패턴(13a)은, 통상적으로 모두 크롬이나 크롬 화합물 등의 동일한 재료로 이루어지는 동일한 두께의 막으로 형성되어 있다. 그레이톤 마스크를 사용하는 LCD용 노광기의 해상 한계는, 대부분의 경우, 스텝퍼 방식의 노광기에서 약 3㎛, 미러 프로젝션 방식의 노광기에서 약 4㎛이다. 이 때문에, 예를 들면, 도 3에서 반투광부(13)에서의 투과부(13b)의 스페이스 폭을 3㎛ 미만, 차광 패턴(13a)의 라인 폭을 노광기의 해상 한계 이하인 3㎛ 미만으로 할 수 있다. 상술한 미세 패턴 타입의 반투광부를 형성하는 경우, 그레이톤 부분의 설계가 행해진다. 구체적으로는 차광부와 투광부의 중간적인 하프톤 효과를 갖게 하기 위한 미세 패턴을, 라인 앤드 스페이스 타입으로 할 것인지 도트(망점) 타입으로 할 것인지, 혹은 그 밖의 패턴으로 할 것인지의 선택이 행해진다. 또한 라인 앤드 스페이스 타입의 경우, 선폭을 어느 정도로 할 것인지, 광이 투과하는 부분과 차광되는 부분의 비율을 어떻게 할지, 전체의 투과율을 어느 정도로 설계할지 등을 고려하여 설계한다. 한편, 하프톤 노광하고자 하는 부분을 반투과성의 하프톤막(반투광막)으로 하는 것이 제안되어 있다(예를 들면 특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2002-189280호 공보). 이 하프톤막을 이용함으로써 하프톤 부분의 노광량을 적게 하여 하프톤 노광을 할 수 있다. 하프톤막을 이용하는 경우, 설계에서는 전체의 투과율이 어느 정도 필요한지를 검토하고, 마스크에서는 하프톤막의 막 종류(소재)라든가 막 두께를 선택함으로써 마스크의 생산이 가능하게 된다. 마스크 제조에서는 하프톤막의 막 두께 제어를 행한다. TFT 채널부를 그레이톤 마스크의 그레이톤부로 형성하는 경우, 하프톤막이면 포토리소그래피 공정에 의해 용이하게 패터닝할 수 있으므로, TFT 채널부의 형상이 복잡한 패턴 형상이라도 형성 가능하다고 하는 이점이 있다. 또한, 특허 문헌 2(일본 특허 공개 제2004-309515호 공보)에는, 그레이톤 마스크의 결함 수정 방법이 개시되고, 차광부와, 투광부와 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에서, 그레이톤부의 결함을 수정할 때에, 그레이톤부의 막이 정상의 그레이톤 효과가 얻어지는 막 두께로 되도록, FIB(Focused Ion Beam Deposition)를 이용한 에칭에 의한 막 두께의 저감, 또는 막 형성이 기재되어 있다.